Образование и свойства свободных молекулярных кластеров тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК СССР ОРДЕНА ЛЕНИНА СИБИРСКОЕ ОЩШШЕ ИНСТИТУТ ТЕПЛОФИЗИКИ

На правах рукописи . УЖ 536.423:533.9.539.198

Вострнков Анатолий Алексеевич

ОБРАЗОВАНИЕ И СВОЙСТВА СВОБОДНЫХ МОЛЕКУЛЯРНЫХ КЛАСТЕРОВ

СП .04.14 - теплофизика и молекулярная физика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

*

доктора физико-математических наук

Новосибирск 1968

Работа выполнена в Институте теплофизики СО АН СССР Официальные оппоненты:

член-корреспондент АН СССР Жуков М.Ф.

доктор физико-математических наук, профессор Борман В.Д,

доктор физико-татеыатических наук Гадияк Г.В.

Ведущая организация:

Институт химической физики АН СССР

Защита состоится "Х'Т "СЦу^, 198,9 г. на заседании 0 специализированного совета Д002.65.01 по присуждению ученой степени доктора наук при Институте теплофизики СО АН СССР, 630090, Новосибирск-90, ул.Кутателадзе,2.

С диссертацией ыояно ознакомиться в библиотеке Института теплофизики СО АН СССР

Автореферат разослан 1989г.

Ученый секретарь специализированного соЕета, доктор технических наук, профессор^,. Рубцов H.A.

4 -fi^Xfjljf

ОНЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш исследований. Кластерами принято I взывать тастицы конденсированной фазы столь малого размера, что «х свойства заметно изменяются при изменении числа составляющих их атошз или молекул. В настоящее время еще нет общепринятой зиассификецки кластеров. Предметом диссертациошюй работы явились свободные молекулярные кластеры, для которых характерна ииокпл онергня связи мекду молекулам, что требует специфических методов их эксперинзнталыюго исследования. Появление кластеров в газовой фазе, как оказалось, приводит и образована ношге каналов протекания различных физико-химических процессов. Особый интерес вызывает влияние кластеров на мекмолекулярный энергообмен, оптические и ионизационные свойства газовых ерэд. Отсутствие количественной, а во ¡/но г их случаях, и качественной информации о формировании кластеров в различных условиях и ' свойствах кластеров затрудняет решение ряда академических задач (например, развитие теории конденсации, построекиэ математических коделей атмосферных процессов и т.д.) и прикладных вопросов (например, а энергетика, лазерной технике, экологии атмосферы)« •Получение информации о кластерах з значительной степени связано с созданием новых экспериментальных возможностей. ГЬзтоцу особое значение имеет развитие методов контролируемой генерации кластеров з широком диапазоне размеров, диагностики кластеров и процессов с участием кластеров.

И сокаленка у нас в стране практически не проводились экспериментальные исследования по физике свободных молекулярных кластеров. Это определило выбор теш диссертационной работы. В основу экспериментальных исследований был положен метод газодинамического (соплового) молекулярного пучка. Кластеры при определенных условиях образуются в сверхзвуковой струе газа (пара), из центральной трубки тока которой формируется пучок. Таким образом, этот метод позволяет в одной экспериментальной схеме получать и исследовать свойства кластеров в условиях высокого вакуума. Это принципиальное достоинство метода, так как обеспечивается возможность исследовать взаимосвязь кинетики конденсации и свойств кластеров.•Однако; недостаток, а часто просто отсутствие необходимых данных об оптимальных условиях отбора кяастирэ ванных цучков; условиях генерации кластеров в

сверхзвуковых струях, нерешенность методических вопросов регистрации свободных кластеров затрудняли использование метода соплового пучка.

В основу диссертационной работы легли оригинальные исследования автора комплекса следующих актуальных взаимосвязанных вопросов: конденсации (генерации кластеров) молекулярных газов (^О, С0£, СГ^С £ 2' 3 в струе за звуковыми соплами,

формирования кластировашых пучков и проявления свойств кластеров в неравновесных процессах- взаимодействия с колебательно ■ возбужденными молекулами, поверхностью и электронами. Поскольку экспериментальная реализация тех или иных едой требовала новых методических и технических решений, то и этим вопросам в диссертации уделено определенное внимание.

Цель и основные задачи работы. Целые работы было получение новых экспериментальных данных о физических свойствах молекулярных кластеров и условиях их генерации в свободных струях.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:

1. Создать экспериментальный комплекс, включающий современную крупномасштабную установку для получения молекулярного пучка газодинамическим методом, схемы и устройства, обеспечивающие диагностику кластеров;

2. Разработать экспериментальные методы, обеспечивающие новые возможности в исследовании кластеров;

3. Провести следующие экспериментальные исследования:

- формирования кластированных лучков газодинамическим методом;

- конденсации ряда молекулярных.газов в струях за звуковыми соплами;

- колебательной релаксации в гетерогенной система ¡.и л скула-кластер в условиях свободного расширения;

- конденсации и динамики рассеяния кластеров на твердой поверхности;

- ионизации кластеров и прилипания к ним электронов в парных столкновениях электрон-кластер;

- вторичных процессов, связанных с ионизацией кластеров электронным ударом.

Выбор объектов исследования.. Исследования проведены с Н^О,

// £0, СО2 и более сложили молекулами 5 и С^С £ Кластеры этих веществ легко образуются б различных газодинамических системах, атмосфере, присутствуют в ряде технологических процессов.

Научная.новизна работы состоит в том, что впервые п ставлена и решена задача комплексного исследования генерации и свойств свободных молекулярных кластеров в одной экспериментальной схеме - схеме соплового молекулярного пучка. Бпервне реализовано сочетание экспериментальных методик, позволяющих исследовать образование мастеров, их параметры и свойства. Впервые проведено расчетное исследование генерации молекулярных кластеров в свободной струе и параметров кластированных пучков, основанное на реальных свойствах кластеров. Впервые получены эмпирические и расчетные выражения, обобщающие переход к развитой конденсации в струях за звуковыми соплами, данные о фазовом состоянии и формировании порядка кластеров, и получена количественная информация о механизма и константах ряда ионизационных, релаксационных и столкновительных процессов с участием кластеров катионов и анионов. Удалось обнаружить следующие ранее неизвестные свойства кластеров: эффект быстрой колебательной релаксации молекул в кластерах, подзеркальное лепестковое рассеяние на поверхности собственного конденсата, сольватация электронов в кластерах, образование и разделение зарядов в кластерах воды при рассеянии на поверхности. Принципиально ванным и новым является проведение исследований в широком диапазоне размеров кластеров, что позволило проявить эффект размера мастеров в виде зависимостей полученных данных от среднего числа молекул в кластерах.

Практически все результаты научных исследований, представленных в диссертации, получены в СССР впервые, а значительная часть впервые б мировой науке.

Подученные экспериментальные и расчетные результаты, установленные закономерности и их интерпретация определяют основные начищаемые положения. На защиту выносятся:

1. Метода, результаты и рекомендации по формированию и первичной регистрации кластированных пучков; методы исследования параметров и свойств кластеров.

2. Результаты экспериментального и расчетного ксследова-

ния конденсации параметров пучка и кластеров, способ определения и результаты обобщения параметров газа в источнике, соответствующих переходу к развитой конденсации.

3. Результаты измерения среднего размера кластеров в пучке.

4. Результаты болометрических измерений фазового состояния кластеров и энергии связи шлекул в кластерах.

5. Результаты исследования роли кластеров в кинетике колебательной релаксации молекул.

6. Результаты исследования конденсации и динамики рассеяния кластеров на поверхности.

7. Явление электризации кластеров и поверхности при рассеянии нейтральных кластеров воды.

8. Результаты измерения абсолютных сечений образования • кластерных катионов и анионов в пересекающихся пучках кластеров и электронов.

9. Результаты масс-спектрометричзских измерений в кластп-рованных пучках.

Достоверность получаемых экспериментальных результатов обеспечивается использованием современных методов и техники физического эксперимента, а именно молекулярных и электронных пучков, масс-спектрометрии, болометрической, лазерной и оптической техники, фазочувствительного детектирования, а расчетных данных - сравнением с экспериментом, а также подтверждается последующими работами советских и зарубе:-Л1ьсс авторов.

Научная и практическая ценность полученных результатов.-Полученные результаты носят, в первую очередь, фундаментальный характер и важны для

- дальнейшего развития теории гомогенной конденсации;

- построения физических моделей, описывающих переход свойств отдельных структурных единиц к свойствам макроколичеств конденсированного вещества;

- описания физико-химических свойств газовых сред с кластерами.

Они позволяют глубже понять ряд принципиальных вопросов существующих в разрыве между молекулярной физикой и физикой конденсированного состояния веществ, таких как:

- влияние внутренних степеней свободы молекул' на формиро-

ванне частиц конденсированной фазы;

- влияние кластеров на излучательные свойства^среды;

- влияние кластеров на ионизационные свойства среды

- особенности взаимодействия молекул в связанном в . ласте-рах состоянии с поверхностью твердого тела.

Полученные в диссертации результаты нашли применение в работе ряда исследовательских: групп у нас в страна и за рубежом, использовались в экспериментальных и теоретических работах прикладного характера.

Исследования, представленные в диссертации, выполнены в лаборатории разрешенных газов Института теплофизики Сибирского отделения Ail СССР в соответствии с планами научно-исследовательских работ Института. Б основном,работа выполнена силами группы молекулярно-пучкових исследований, которой автор руководит с 1976 года.

Автор глубоко признателен веем, кто пр/лял участие в этой работе н разделил радость успехов и горзчь неудач, кто оказал моральную поддержку. Автор считает своим долгом выразить благодарность зав.лабораторией профессору А.К.Реброву, который определил направление научных интересов автора, оказывал помощь и поддержку.

Личный вклад автора в развитие физики свободных кластеров заключается в формировании единого подхода, включающего исследования генерации и свойств кластеров, и в получении большого числа принципиально новых данных об образовании и свойствах свободные молекулярных кластеров на созданном в работе экспериментальной и методической базах. Исследования и методические разработки выполнены в значительной части под научным руководством автора и полностью при его непосредственном участии.

Апробация работы. Результаты исследований,включенных в диссертацию, обсуждались на Всесоюзных конференциях по динамике разреженного газа (Звенигород, IS75, Новосибирск, 1979, Москва, 1985, Свердловск, 1987), Международных симпозиумах по динамике разрешенного газа (СШ, 1975, Франция, 1978, Новосибирск, 1982, США, 1988), Всесоюзных конференциях по физике электронных и атомных столкновений (Петрозаводск, 1978, Ленинград, 1981, Рига, 1984, Ужгород, 1988), Международных симпозиумах по молекулярным пучкам (Нидерланды, 1977, Италия, 1979, Франция, 1961), Всесоюзных конференциях по методам азрофизичзских исследований (Новоси-

бирск, 1979, Красноярск, 1982), Всесоюзной конференции по масс-спектрометрии (Ленинград, 1980), Всесоюзной научно-техничсской конференции: "Новые разработки и исследования струйных, механических, электрофизических, сорбционных и других типов вакуумных насосоз" (Казань, 1972), Всесоюзном семинаре "Криогенные средства получения высокого вакуума" (Харьков, 1977), Всесоюзном съезде то теоретической и прикладной механике (Алма-Ата, 1981), Ыевдународной конференции по малым частицам и неорганическим кластерам (Швейцария, 1980), Всесоюзной конференции по поверхностным явлениям б йи [дкости (Ленинград, 1978), Всесоюзном симпозиум по лазерной химии (Звенигород, 1980), Совещании по лазерному разделению изотопов (Еакуриани, 1979, 1980, 1981), Все-соязних конференциях по взаимодействию атомных частиц с твердым телом (Минск, 1981, Москва, 1987), Всесоюзной конференции по-эг.'кссион'лоп электронике (Ташкент, 1984), Вавиловской конференции по нелинейной оптике (Новосибирск, 1982), Всесоюзных школах по моделям механики сплошной среды (Алма-Ата, 1981, Кабуле-ти, 1983), Всесоюзном симпозиуме по динамике атомно-молекуляр-ных процессов (Черноголовка, 1983, 1985), Всесоюзной конференции "Актуальные вопросы физики аэродисперсных систем" (Одесса, 1986), семинаре "Физическая газодинамика конденсирующихся систем" (МАИ, 1986), Всесоюзной конференции по низкотемпературной плазме (Ташкент, 1987), Теплофизическом семинаре "Физика кластеров в газовой фазе" (Новосибирск, 1987).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав и заключения. Содержит 275 страниц основного текста, 173 рисунка, 5 таблиц. Список цитированной литературы содержит 388 наименований.

С0ДЕШИ1Е РАБОТЫ

Во введении рассмотрено общее состояние вопросов, затрагиваемых в диссертации, сформулированы основные направления диссертационной работы, кратко обоснованы их целесообразность, актуальность и научная новизна, перечислены основные положения, которые выносятся на защиту, дано краткое содержите работы.

В первой главе - "Описание экспериментального комплекса и результаты исследования характеристик его систем" - описан созданный в работе комплекс экспериментального оборудования, приведены результаты методических исследований работы установ-

ки в целом и отдельных ее систем. Глава проиллюстрирована 29 рисунками.

Во второй главе - "Основные методы измерения, исгош зован-ные в работе" - обоснованы и описаны основные эксперимен' аль-ные методики и даны некоторые результаты их применения. Особое внимание уделено созданным в работе методам. В главу включены 18 рисунков.

В третьей главе - "Исследование формирования молекулярного пучка из свободной струи с кластерами" - сфор?.улирзваны основные проблема, связанные с отбором пучка из сверхзвуковой струи и приведены результаты исследования отбора пучка. Рассмотрено влияние поступательной неравновесности и конденсации, рассеяние кластеров на молекулах фона и испарение кластеров при движении в пучке. Основные результаты приведены на 13 рисунках и в двух таблицах.

В четвертой главе - "Исследование генерации кластеров в свободной струе молекулярных газов" - приведены результаты экспериментального и расчетного исследования конденсации (генерации кластеров) Н^О, СО2, N <£>, СР^С 2 ^ и 5 Р^. В экспериментальной части основное внимание уделено получению эмпирических выражений,обобщающих переход к развитой конденсации, измерению функции распределения кластеров по размерам /(М), измерениям среднего размера кластеров /V и установлению зависимостей /V от параметров тормонения, получения данных о фазовом состоянии кластеров и энергии связи молекул в кластерах. Получен пирокий спектр расчетных данных, включающих генерацию кластеров и параметров кластированных пучков. Глава проиллюстрирована 38 рисунками.

В пятой главе - "Исследование роли кластеров в кинетике колебательной релаксации молекул" - представлены результаты экспериментального наблюдения каталитического воздействия кластеров на скорость колебательной релаксации. Установлен основной механизм ускорения колебательной релаксации кластерами, найдены зависимости скорости релаксации от размера кластеров. В схеме с лазерным возбуждением предложен и реализован способ газодкна-мичэско-яазерного разделения изотопов. Результаты приведены на 22 рисунках.

В шестой главе - "Исследование взаимодействия кластеров

с твердой поверхностью" - обсузкдаются данные измерений коэффициентов конденсации молекул и кластеров на поверхности, а также влияние размера кластерных ионов на величину коэффициента эмиссии электронов с поверхности. Основное внимание уделено результатам исследования обнаруженных в настоящей работе эффекта лепесткового рассеяния кластеров на поверхности и явления образования зарягенных кластеров поды и электризации поверхности при рассеянии кластеров воды. Результаты приведены на 27 рисунках и в таблице.

В седьмой.главе - "Исследование взаимодействия кластеров с электронами" - приводятся результаты исследования образования кластерных катионов и анионов при однократном столкновении кластеров (Н^О)^ , (СО^Эд, , ( /V с электронами в

условиях пересекающихся пучков и результаты масс-спектрометри-ческих наблюдении вторичных процессов, связанных с ионизацией кластеров электронным ударом. Глава проиллюстрирована 26 рисунками.

Во Есех главах диссертации результаты настоящей работы сравниваются с имеющимися в литературе данными других авторов.

В заключен!-;/: сформулированы основные результаты работы и пути дальне^его развития молекулярно-пучкозых исследований по физике свободных кластеров.

описание охс]£ЖЕ.!1Л-гшыюго шашхт И РЕЗУЛЬТАТУ ИССЛЕДОВАЛСЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЕГО систид

Во введет::! к этой главе кратко рассмотрены особенности использования метода газодинамического (соплового) пучка для исследования конденсации в струях и свойств слабосвязанных кластеров молекулярных газов. Необходимо отметить, что диссертационная работа началась с создания современной крупномасштабной установки, предназначенной для исследований с молекулярными пучками. По мере формирования научных интересов автора, появления новых идей, установка модернизировалась, оснащалась новыми методиками. Уникальные возможности установки для получения вкеокопптенсивных пучков в стационарном режиме (при расширении без конденсации и с конденсацией) обеспечивает система встроенных криогенных вакуумных насосов. (Например, расход

СОр мог достигать 3 г/с, интенсивность У10^® молекул/ стерад с.)

Установка (генератор молекулярного пучка) представляет собой трехсекционную вакуумную камеру (схема Кантровица и Грея) длиной около 2.5 м и диаметром 1.4 м. Источником пучка служит сверхзвуковая свободная струп газа (или перегретого пара), центральная трубка тока которой пропускается во вторую секцию с помощью диафрагм специальной конструкции (скидаера), а затем через коллимирующую диафрагму пучок попадает в третью секцию, где обеспечивается продельное разрежение и осуществляются исследования с пучком. При определенных давлении га^а Р0 и температуре Т0 в сопловом источнике.п струе начинают образовываться кластеры, рост которых обеспечивается увеличением ?0 пли уменьшением Т0.

В §1.2 кратко представлены конструктивные параметры установки, приведены результаты вакуумных испытаний и расходные характеристики. В §1.3-1.5 описаны элементы, обеспечивающие генз-рацто кластеров, формирование и регистрацию пучка. Здесь особо выделено описание оригинальных конструкций соплового источника для получения кластированных пучков воды и высоковакуумного блока масс-спектрометрической- диагностики, приведены результаты испытаний блока. В §1.6 описан источник кластерных ионов, включающий олектрзнную пушку и систему регистрации положительно и отрицательно заряженных ионов, приведены результаты методических исследований его характеристик, результаты градуирования электронной пушки по энергиям ( / (2е) 0.3 эВ при токе

— 1 мкА; источником электронов служил оксидный катод; диапазон энергии электронов 0 ^ Е эВ ^ 600),

Для измерения энергии частиц в молекулярном пучке использованы два типа неселективных тепловых приемников (болометров) на основе (собственная разработка; охлаждение жид-

ким азотом) и кремния (приобретенный прибор и приспособленный для работы с пучком; охлаждение жидким гелием). Необходимо отметить, что в стране нет такого типа приборов, предназначенных для работы с молекулярными пучками. Поэтому были проведены широкие методические-исследования возможностей болометров для регистрации энергии частиц пучка (§1.7).

И

ОСНОВНЫЕ МЕТОДУ ИЕЛЕРЖЯ, ИСПОЛЬЗОВЛНШЕ В РАБОТЕ

Комплексный подход к исследованию кластеров, включающий исследования генерации кластеров в струе и свойства свободных молекулярных кластеров, потребовал от автора соответствующего методического обеспечения работы.

Все измерения (пучковые, оптические, лазерные, масс-спек-трометрические) проводились с использованием модуляционного . фазэчувствительного метода регистрации сигналов, В качестве датчика интенсивности использовался стандартный ионизационный манометрический преобразователь ПМИ-2; плотность и состав пучка измерялись масс-спектрометрами динамического типа МХ-7301 и АПД?>1-1 (§2.2, 2.3). Тарировка датчиков осуществлялась с помощью специально созданного щелевого источника эффузионного пучка. В работе проведен детальный анализ измерения интенсивности У и плотности пучка п. модуляционным методом, что позволило предложить оригинальный способ определения режима работы (типа) датчика по поведению зависимости сигнала от частоты модуляции. В §2.4 рассмотрены особенности использования вторичного электронного умножителя для регистрации заряженных кластеров. Предложена методика исследования нейтрализации кластерных ионов с целью получения данных по коэффициентам нейтрализации при однократном столкновении с поверхностью. В §2.5 рассмотрена схема и особенности измерения /С/У) и /V методом задерживающего потенциала. Методические исследования показали, что измерение величины М по полувысоте зависимости тока кластерных ионов от напряжения задержки обеспечивает приемлемую точность, начиная с размера в несколько десятков молекул (40% - И/:>100 и 100% - /У5100).

В основу созданной в работе методики измерения сечений ионизации кластеров электронным ударом 6* С/У, £е ) и прилипания к ним электронов 6~(л/,£е) полонен метод пересекающихся пучков кластеров (молекул) и электронов при одновременном измерении интенсивности пучка .7 . Привязка к абсолютным значениям осуществляется на молекулярном цучке по известным значениям сечений 6+'~{I, Ее) (§2.6).

В настоящей работе охлаждаемый болометр впервые использован для регистрации кластеров. В §2.7 описана техника и приве-

дены результаты методических исследований.

Успешное применение болометров стало возможным благодаря данным по коэффициентам конденсации, которые были получены с помощью оригинальной методики и устройства для измерения коэффициента конденсации при однократном столкновении молекул и кластеров с поверхностью охладцаемой милизни. Суть метода состоит в измерении плотности потока рассеянных молекул после столкновения частиц пучка с поверхностью охлаждаемой мишени, расположенной в датчике интенсивности (§2.8).

ИС СЛЕДОВ AI БЕ SüRKPOBA 1Ш ¡ЮШтЛНЮГО ПУЧКА

из свободно;! струп с кластерами

Одной из основных проблем формирования молекулярного пучка газодинамическим методом является проблема выделения без возг.ту-щений центральной трубки тока сверхзвуковой струи. Не менее ваяноЯ является задача адекватного описания параметров молекулярного пучка, учитывающего неравновесный характер расширения газа в струе и конденсацию.

Анализ влияния поступательной неравновесности в струе на интенсивность молекулярного пучка показал, что переход к бес-столкновительноьу релшму расширения в области до сккммера приводит к изменению характера зависимости У ( PQ , Т0 , ¿7^. ). Например, для показателя адиабаты расширения =1.4 получено: ^ Д4. То °'36. of* (§3.2, табл.3,2), что по-

зволяет объяснить наблюдаемые в эксперименте особенности в поведении ¡У ( Р0 , Т0 , с/у. ). Влияние конденсации на параметры пучка связано с выделением теплоты конденсации и обогащением осевой части пучка кластерами, что приводит к качественному изменению характера зависимостей интегральных параметров пучка от Р0, Т0 (§3.2).

Сравнительные измерения интенсивности пучка COg, сформированного с помощью плоского охлаждаемого жидким азотом скиммера и с помощью конического полого скиммера с угла мл раскрытия 45°/40° и длиной 120 мм, выявили преимущества теплого конического скиммера (§3.4). Используя конический склммер с диаметром входного отверстия =1.9 и 4.1 мм для разных условий расширения (с конденсацией и без, Ро=4-Ю%105 Па, Т =300 и 234 К,

диаметр отверстия сопла - 1,9 и 5 мм) был получен широкий набор зависимостей У от расстояния сопло-скиммер ( ¿с/а^ = =0.5*140), что позволило сделать ряд важных выводов об отборе мономолекулярных и кластированных пучков (§3.3).

Изменение параметров пучка и кластеров при свободном движении рассмотрено в §3.5 - "Пучок оа скиммером", Экспериментальные измерения & на разном удалении от скиммера (до = 2.2*10 мм) и при изменении давления фонового газа Рф от 10"^ до 10"^ Па показали, что при Рф - Па рассеяние на фоке

несущественно; "чувствительность" кластеров к фону уменьшается с ростом /V и, например, для кластеров воды получено, что эффективное сечение рассеяния, начиная с размера А/ с 60, уменьшалось ~ л/ ' . Расчет показал, -что при движении в вакууме с кластеров испаряется небольшое число молекул, но это приводит к понижения температуры кластеров Тс. При характерном для данной работы времени движения кластеров i - 2-10" с температура кластера размером N =100 молекул от начальной Т = =100 К снижается на 10$. Величина падения температуры кластеров зависит от /У , Гс , Г .

ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАЦИИ КЛАСТЕРОВ В СВОБОДЕЮЙ СТРУЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ГАБ0В

Общая задача исследования конденсации молекулярных газов при свободном расширении поставлена в диссертационной работе шире, чем того требует простое получение кластеров. Это вызвано тем, что имеющиеся результаты экспериментальных и теоретических работ по конденсации не обеспечивают, пока ясного понимания этого процесса. Затруднения, существующие в теории конденсации, обусловлены прежде всего недостатком экспериментальных данных о кластерах, на основе которых теория могла бы быть уточнена.

К наиболее исследованным относятся кластеры (Х^; Для ^О Н20, 2 Р^ имеются лишь фрагментарные данные; для С^С £ 2 данных не обнаружено. Появление кластеров отражается буквально на всех параметрах молекулярного пучка и регистрируется в масс-спектрах компонентов цуч^ но наиболее адекватно переход к развитой конденсации характеризуют зависимости С/ (Р0, Т )..

Используя начало резкого роста на кривых ^(Р0, Т0) в диссертации впервые получены эмпирические выражения, обобщающие параметры Р0, Т0, с/ц. , при которых происходит переход к развитой конденсации (началу устойчивого роста кластеров в струе) СО^, н20, 5 р6, СР2С е 2 (§4.2, табл.4Д). Продельные значения параметров: Р0 - 105 Па, 180 дс Т0, К 4 480, 0.7 , мл < 5). В плане практического использования

полученных формул важно, что если выбранные параметры Р0> Тд,

о£ отвечают переходу к развитой конденсации за звуковым соплом, то при использовании любой другой конфигурации сопла с той ко величиной критического отверстия конденсация заведомо имеет место.

В §4.3 приведены результаты измерения методом задерживающего потенциала среднего размера кластеров С02, /V 20 и Н^О в диапазоне 20 £ /К ^ 2. б-10^. При этом для ионизации кластеров впервые использован эффект прилипания электронов (Ее ^ — 0 эВ) к кластерам ("мягкая" ионизация).

В §4.4 приведены результаты болометрических измерений плотности потока энергии И/(Р0, Т0), выделяемой частицами пучка (С02, //20, Р^, С?2С £ 2) при конденсации на поверхности охлаждаемого болометра. Появление кластеров о пучке приводит к уменьшению отношения У/У % что связано с недовыделе-нием на болометре энергии сеязи молекул в кластерах. Из этих зависимостей впервые получены экспериментальные данные об энергии связи Л молекул в кластерах.

При сравнении экспериментальной зависимости Л- /А/} для кластеров и зависимости А//V) , следующей из классического представления работы образования зародышей конденсации б виде суммы изменения объемной и поверхностной энергии, обнаружено сильное несовпадение, особенно в области малых А/ , характерных для размера зародышей конденсации в свободных струях. Отказавшись от использования понятия поверхностного натяжения, изменение термодинамического потенциала Гиббса при образовании кластеров в изотермическом случае было записано через изменение энтальпии и энтропии системы и получены соответствующие выражения для расчета образования и роста (где учтены зависимости теплоты и температуры фазового перехода от N ) кластеров з струе, а такке параметров кластированных пучков (§4.5). Резуль-

таты расчета конденсации СО2 и /V ^0 в свободной струе и параметров цучка представлены в §4.6. При этом впервые удалось провести расчет не только при изменении Р0, но и температуры газа в сопловом источнике. Сравнение между сформулированным в работе подходом и расчетами по классической схеме с экспериментальными данными показано, что расчет на основе реальных свойств кластеров лучше и по болысоцу числу параметров согласуется с экспериментом (§4.7).

С точки зрения возможных приложений отметим, что данные о конденсации (генерации кластеров) молекулярных газов в сверхзвуковых струях вызывают постоянный интерес в связи с развитием авиационной и космической техники, лазерной техники, энергетики, а такхе методов создания искусственных облаков (например, ^0, СО^) в верхней атмосфере.

ИССЛЕДОВАНИЕ РОЛИ КЛАСТЕРОВ В КШШИКВ ■ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ РЕЛАКСАЦИИ МОЛЕКУЛ

Наличие внутренних степеней свободы у молекул ставит вопрос о влиянии перавновесности на кинетику образования кластеров и обратного влияния кластеров на свойства неравновесных газовых сред. Например, разная степень нсравновесности по колебательным и вращательным степеням свободы молекул в свободных струях, возникающая вследствие быстрого расширения или искусственная, вызванная лазерным излучением или другими источниками в газовых средах (наприьер, в молекулярных лазерах) может влиять на кинетику образования и роста кластеров как непосредственно, так и через изменение газодинамических параметров потока. Поэтому актуальной была постановка экспериментального исследования гетерогенной колебательной релаксации в смеси молекул с кластерами. Это по-сущестау новое направление фундаментальных исследований, которое находится на стыкс молекулярной физики, физики конденсированного состояния вещества и физики поверхности на границе раздела фаз. Использование для этих исследований сверхзвуковой струи объясняется не только простотой генерации кластеров, но такие широким спектром технологий, где реализуются сверхзвуковые течения.

Цель первых исследований поставленных автором в этом на-

рраслении заключалась в том, что^-бн выяснить степень влияния колебательно возбужденных молекул на процесс конденсации. Были проведены молекулярно-пучкозые исследования конденсации 5 Р^ при колебательном возбуждении молекул ^ 5Рб (полоса V 3) излучением непрерывного С0£ - лазера (линия Р(М)) (§5.2). Схема и порядок проведения эксперимента описаны в §5.2,1. Излучение мощностью от 0.2 до 0.7 Вт вводилось под углом 0.7° к оси пучка в направлении струи. Эта схема бьиа обоснована результатам! расчета распирения 5 ^ и поглощения излучения в струе (§5.2.2). В области значений Р , Т0, соответствующих интенсивному зародышеобразованию введение в струи излучения (колебательное возбуждение) препятствовало их образованию в полном объеме, а в области образования болео крупных кластеров наблюдалось полное или частичное (в зависимости от величины вводимой мощности) подавление конденсации. Из энергетических соображений подучено, что подавление конденсации происходит на стадии образования кластеров размером /V ^ 10 в результате */Г - релаксации за Еремя Г 5-£0~^ с (§5.2.4). Этот результат является одним из первых экспериментальных наблюдений колебательной прздиссоциации малых кластеров.

В качестве приложения, созданной в работе схемы эксперимента, автором предложен способ гаэодинамическо-лазерного разделения изотопосодержшцих молекул за счет неравновесной ]/Г-релаксации колебательно возбужденных молекул и реализован на примерз 2 Результаты расчета и эксперимента расширения 5 Р^ в смеси с Но ( 97^) при возбуждении изотопа 32 5 Р§, в которых получен эффект обогащения отбираемой трубки тока струи молекулами Г6 приведены в §5.3.

С целью получения количественной информации о влиянии размера кластеров на скорость колебательной релаксации автором была предложена другая схема, где источником колебательного возбуждения молекул (КЕМ) сдуиил локализованный в узкой области поперек струн тлеющий разряд. В качестве рабочих газов использованы СО2 и N2<Э, вшлные в плане приложений и достаточно исследованию для осуществления задуманного. Описание cxct.ii, результаты методических исследований разряда и оптической схемы представлены в §5.4.1.

В §5,4.2 приведены результаты исследования влияния колеба-

тельного возбуждения молекул на интенсивность пучка и энергию (болометрические измерения) частиц цучка. Уже из анализа этих результатов получено, что в стргуе с кластерами происходит практически полная дезактивация КШ за время Г £ с.

Оптические измерения (§5,4.3 показали, что интенсивность излучения I (Р0, Т ) с появлением кластеров не следует за увеличением плотности молекул (числа_излучателей в области наблюдения), а уменьшается с ростом М (Р0, Т0). С целью выяснения механизма релаксации КЕ.1 с участием кластеров была записана • система кинетических уравнений изменения КВМ в газовой фазе и в кластерах, где, в частности, было учтено увеличение скорости УГ - релаксации за счет ускорения КШ в поле притягивающего потенциала кластеров. Анализ численного решения этих уравнений и экспериментальных зависимостей 7^))

показал, что основным механизмом релаксации является дезактивация КВМ в кластерах. При этом с увеличением /V скорость релаксации в кластерах увеличивается. Обсуждение зависимостей от /^(Р0, Т ) для /^2° и С02 проведено в §5.4.3.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КЛАСТЕРОВ С ТВЕРДОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

Свободные кластеры являются частицами газовой фазы, поэтому исследования взаимодействия нейтральных и заряженных кластеров с поверхностью следует рассматривать как новое на- . правление в динамике взаимодействия газа с поверхностью. Техника соплового цучка,несомненно обеспепчвает для этого широкие возможности.

На сегодня пожалуй наиболее значительный объем экспериментальной информации о взаимодействии нейтральных и заряженных кластеров с поверхностью получен в данной работе.

Используя разработанную методику измерения коэффициента конденсации (§2.8), были проведены измерения коэффициента конденсации С . В §6.2 представлены зависимости С от температуры мишени для СОл, и в в том числе при разной степени колебательного возбуждения молекул. Для С02 использованы два типа источников пучка - эффузионный и сопловой. Из измерений С. ( Ги ) получены данные о времени жизни молекул на

поверхности и энергии взаимодействия. Обнаружено, что поведение й(Т^) в переходной области Тм для молекул и кластеров отличается; при =78 К С (С0£) ~ 1, С ( в Т&) 0.9.

Результатам исследования динамики рассеяния кластеров С0г> посвящен §6.3. Методика эксперимента описана в §6.3.1. Молекулярный пучок падал на мишень (полированная медь или монокристалл кремния; различий не обнаружено), установленную под углом 45° к оси пучка. Температура мишени изменялась от комнатной до температуры жидкого азота. В главной плоскости измерялись интенсивность и плотность нг рассеянного пупка. Обнаружен и проанализирован ряд интересных особенностей рассеяния кластеров С02, связанных с изменением Тм , /V (Р0) и /Р (Т0). Из сравнения с рассеянием кластеров С/^ сделан вывод об определяющем влиянии на рассеяние фазового состояния кластеров. Получены зависимости скорости •г^.^/в лепестковых компонентах для разных Тм . Обнаружено качественное различие в поведении от /И (Р0) при рассеянии на теплой поверхности и поверхности собственного конденсата. На базе полученных данных построена модель рассеяния в лепесток, которая использована в недавней работе американских авторов для анализа рассеяния кластеров А/ р.

В §6.4 представлены результаты исследования обнаружешого нами явления образования и разделения зарядов при рассеянии твердой поверхностью пучка нейтральных кластеров воды. А им.эн-но, было обнаружено появление электрического тока с мгазени и разноименно заряженных частиц в рассеянном потоке. Этот процесс может быть одним из каналов образования атмосферного электричества и электризации летательных аппаратов.

Техника и методика.эксперимента описана в §6.4.1. Было установлено отсутствие заряженных частиц в падающем пучке кластеров воды. Мишени (стань, золото, дюралюминий, германий <110> и <100> , стеклотекстолит) поддерживались при температуре вше комнатной и могли поворачиваться от угла а( =0" (нормальное падение) до сС =80°(касательное падение). Для каждой мишени при изменении /7 до 1500 молекул воды в кластере получены зависимости тока рассеянных кластерных ионов (методом задерживающего потенциала установлено, что носителями зарядов являются кластерные ионы) I +и /"от // ,

(§6.4.2). Максимальный ток наблюдался при касательном падении кластеров ( << = 72 - 5°). Величина тока и отношение 1У1~ -зависят от материала мишени, величины оС и размера /V . С учетом / ( А/ ) дая порогового значения появления тока получено /V. =330 í 70. Вероятность образования и разделения зарядов растет с ростом /У ив условиях данных экспериментов достигала

Электризация кластеров объясняется реакцией автопротолиза в кластерах вода стимулированной кинетической энергией столкновения, а разделения разной вероятностью нейтрализации ионов Н+ и ОН" в кластерах за время столкновения с поверхностью. Возможности исследования особенностей нейтрализации кластерных конов с помощью методики,предложенной в работе (§2.4)> продемонстрированы на примере исследования нейтрализации кластерных ионов (СО^ и ( ■ ГД° установлено

влияние размера кластерных ионов и их состояния (влияние анергии ионизирующих электронов) на вероятность нейтрализации в Оже-процессе.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МАСТЕРОВ С ЭЛЕКТРОНАМИ

Данные о процессах неупругого взаимодействия кластеров с электронами, приводящего к образованию положительно и отрицательно заряженных частиц, необходимы как для решения методических вопросов, связанных с использованием ионизационных методов диагностики, так и для описания процессов в газовых разрядах различного типа, атмосфере Земли и других планет. Практически полное отсутствие информации о сечениях ионизации кластеров и прилипания к ним электронов, а также недостаток данных о вторичных процессах, вызванных иеупругим взаимодействием электронов с кластерами, стимулировали автора к постановке таких исследований. В результате получен целый ряд принципиально новых физических результатов, характеризующих ионизационные свойства кластеров.

Для кластеров С02, Л^О и Н20 получен большой массив данных по сечениям прилипания электронов 6~ ( /V , Ее) (§7.2) и образования кластерных катионов 6+( А/ , Ее) электронным ударом. Наряду с эффектом прямого прилипания электронов

к кластерам (обнаружен впервые), интересные особенности наблюдались на зависимостях б~ (Е0) п области диссоциативного прилипания,, а также при Ее ^ - порога ионизации кластеров (§7.2Л). Проведен анализ зависимостей (Eß) и даны объяс-

нения перераспределению интенсивности пиков диссоциативного прилипания и смещению максимумов (Ее) по шкале энергий Ер при переходе от молекул к кластерам.

Обнаружена сильная зависимость 6~ (Е0) для молекул МgO в пучке пря изменении TQ (степени колебательного возбуждения молекул), и обсуждается возможность использования этого эффекта для исследования колебательной' релаксации молекул в струе.

Представлены и проанализированы зависимости ) для

Eß - 0 эВ и в пиках диссоциативного прилипания. Показано, что при — 0 зВ существенный вклад в величину 6 дает потенциальный механизм захвата электронов (§7.2.2).

В параграфе 7.3 приведены результаты измерения сечений б* (й) для ряда значений Ее и ö+ (Eß) для нескольких значений N , Обсуэдаются механизмы нарушения зависимости

в + ~ н и сдвига максимумов сечений 6*{Ее) с ростом /V в сторону больших значений Е0.

Полученные в диссертации сечения 6( N , Eß) по способу определения являются усредненными по размерам кластеров. Возникает естественный вопрос .насколько они соответствуют точным значениям. Этот вопрос рассмотрен в §7.4. Показано, что для удельных сечений б? СW) отклонение точного от экспериментального ле.ли? в пределах погрешности измерения ( Ь%). Используя полученную в §7.2.2 из модельных соображений зависимость 6~(Л'1 и осреднив её по найденной в работе / (М], получено .также хорошее согласие с экспериментом.

В параграфе 7.5 представлены результаты масс-спектромет-рпческих измерений кластированных пучков. Особенности масс-спектрометрической диагностики кластеров рассмотрены в §7.5,1. В параграфе 7.5.2 приведены результаты, показывание влияние энергии ионизирующих электронов на измеряемую величину /V Показано, что при Ее > 2 U^ для крупных кластеров основной искажающий эффект связан с двукратной ионизацией кластеров для мелких - с испарением молекул. Масс-спектрометрические измзре-

ния токов фрагментарных, молекулярных и микрокластерных ионов в зависимости от /V в кластйрованных пучках (Ее - 80

эВ) и Н^О (Ее - 20 и 90 эВ) обнаружили сильную эжекцию положительно заряженных ионов из кластеров (§7.5.3). Дня кластеров воды наблюдалась зжекция протонированных кластеров Н+ ({^О),* 4 < 3. Вероятность' эжекции зависит от величины /V . Таким образом,обнаружен еще один механизм фрагментации кластеров малого и среднего размеров.

В плане практических приложений хотелось бы добавить следующее. Обнаруженная здесь высокая эффективность пленения низ-коэнергетичных электронов кластерами может играть определенную роль в формировании баланса заряженных частиц в ионосфере, воздействуя на распространение радиоволн.

Применительно к оптимизации мощных электроразрядных лазеров с газодинамическим охлаждением, образование кластеров, по-видимому, может влиять не только на характеристики разряда, но также на УТ - релаксацию (глава 5), электризацию поверхностей кластерами воды (глава б).

ЗАКЛЮЧЕН!®

В диссертации развит комплексный подход к исследованию свободных молекулярных кластеров, включающий экспериментальное и расчетное исследование образования кластеров в свободной струе, формирование тестированных пучков и исследование свойств кластеров в условиях вакуума. В основу экспериментальных исследований положен метод газодинамического (соплового) молекулярного пучка, который позволил в одной схеме получать кластеры и исследовать их свойства. Благодаря комплексному подходу в работе удалось обнаружить новые свойства кластеров, получить количественную информацию о механизме и константах ряда ионизационных, релаксационных и столкновительных процессов с участием кластеров.

Основные результат,! работы:

I. Создан экспериментальный комплекс, включающий современную крупномасштабную установку для получения молекулярного пучка, схемы и устройства диагностики кластеров. Принципиальны!.; является то, что была обеспечена возможность работы в стацио-

нарном режиме при непрерывном и контролируемом изменении среднего размера кластеров до десятков тысяч молекул как путем изменения давления, так и температуры газа в сопловом источнике.

2. Детально рассмотрены и экспериментально реализор '.ны: фазочувствительный метод измерения интенсивности и состаза кластированных пучков; метод задерживающего потенциала для измерения функции распределения кластеров по размерам и среднего размера кластеров, при этом впервые для этой цели использована "мягкая" ионизация кластеров при прилипании электронов (Е I эВ) к кластерам.

3. Созданы новые методы, схемы и устройства: болометрических измерений фазового состояния кластеров и энергии связи молекул в кластерах; измерения коэффициента конденсации при однократном столкновении и времени жизни частиц на охлаждаемой поверхности; исследования динамики рассеяния кластеров поверхностью; исследования роли кластеров в кинетике колебательной релаксации; исследования взаимодействия кластеров с электронами в условиях пересекающихся пучков, приводящего к образованию иднов; измерения абсолютных сечений ионизации кластеров и прилипания к ним электронов.

В результате появились новые возможности, с одной стороны, проводить систематические исследования свойств свободных кластеров, с другой - повысить надежность экспериментальных данных.

4. Исследовано формирование кластированных молекулярных пучков. Получена эмпирическая зависимость, обобщающая условия наиболее оптимального формирования пучка. Показано, что: интенсивность рассеяния частиц пучка на молекулах фона уменьшается

с ростом размера кластеров; конденсация и поступательная неравновесность качественно изменяют характер зависимости «7(Р0, Т0, ); за время свободного движения кластеров наиболее существенно изменяется температура кластеров, а их размер практически не изменяется.

В целом эти исследования обеспечивают необходимый минимум знаний для получения мономолекулярных: и кластированных пучков с помощью соплового источника и правильной интерпретации поведения параметров пучка.

5. Проведены экспериментальные исследования условий генерации кластеров Н^О, СО,, N^0, СГ^СI ^, 5 ^ в сверхзвуко-

вых струях за звуковыми соплами. Показано,■ что характерный изгиб на кривых «?"( Т0 ) наиболее адекватно отражает переход к развитой конденсации в струе. Впервые получены выражения обобщающие параметры , Т0 , а^ перехода к развитой конденсации. Анализ совокупности полученных в диссертации результатов позволяет распространить зависимости перехода к развитой конденсации на другие молекулярные газы.

6. Проведены измерения функции распределения кластеров по размерам и среднего размера кластеров. Получены эмпирические формулы для определения // (^ , Та , ) в кластированных пучках С02, //20 и Н20. Обнаружено подобие в поведении кривых

(4 ) и ), что позволяет использовать зависимости

У{Ра , Та ) для приблизительного определения среднего размера кластеров.

7. Получены данные о фазовом состоянии кластеров. Обнаружено, что энергия связи молекул в кластерах быстро увеличивается с ростом размера кластеров и практически достигает предельного значения - энергии сублимации (СО2, N2О,

в и парообразования (СР2С £ 2) ПРИ ^ =30-60 молекул. Наличие изгиба на кривых Я(/У) указывает на то, что кластеры размером в несколько десятков молекул обладают повышенной устойчивостью к испарению.

8. Установлено, что для конденсации молекулярных газов при адиабатическом расширении характерны две стадии - стадия предконденсации и развитой конденсации. На стадии предконден-сации происходит дезактивация колебательно возбужденных молекул на зародышах конденсации, что приводит к задержке конденсации. На примере 5 экспериментально показано, что путем колебательного возбуящения молекул в струе излучением С02-лазе-ра удается подавить конденсацию на стадии образования зародышей конденсации.

9. Впервые проведен последовательный расчет образования и роста кластеров С02, N £ в свободной струе и параметров кластированного молекулярного пучка, в основу которого положены реальные свойства кластеров, и прежде всего, экспериментальная зависимость . Получен обширный материал о влиянии параметров торможения и термодинамических параметров кластеров на генерацию кластеров и параметры кластированных пучков.

10. Полученный в диссертационной работе комплекс экспериментальных и расчетных данных для COg и /Vпозволяет рекомендовать эти газы в качестве тестовых в молекулярно-пучковых исследованиях генерации и свойств кластеров.

11. Исследована роль кластеров в кинетике колебательной релаксации молекул в газовой фазе..Обнаружен эффект каталитического действия кластеров на скорость колебательной релаксации. Установлено, что основным механизмом VT -релаксации является дезактивация возбужденных молекул в кластерах. Впервые получены зависимости скорости колебательной релаксации молекул С02 (001) и ,VZ0 (COI) в кластерах (/7 ) для А/^ Ю3. Обнаружено, что с понижением температуры кластеров величина

Вк (/V ) уменьшается. Показано, что при расширении с конденсацией COg и N <£> за звуковьм соплом при /V реализуются условия практически полной дезактивации колебательно возбужденных молекул через кластеры.

12. Исследована динамика рассеяния кластеров и конденсация молекул на поверхности. Впервые проведены прямые измерения коэффициента конденсации при однократном столкновении с охлаждаемой поверхностью. Показана возможность определения характерного времени и энергии адсорбции молекул на поверхности. Впервые обнаружен и исследован эффект лепесткового рассеяния кластеров COg. Установлен ряд закономерностей рассеяния, связанны-: с изменением условий на поверхности (при'переходе от расстояния на поверхности собственного конденсата к рассеянию на теплой поверхности), размера фазового состояния и температуры кластеров. Предложена модель рассеяния кластеров,

13. Обнаружено и исследовано явление электризации кластеров (рассеяние в пространство положительно и отрицательно заряженных кластеров) и поверхности (металл, диэлектрик, полупроводник) при рассеянии пучка нейтральных кластеров воды. Установлены основные закономерности процесса электризации, связанные с углом падения кластеров, размером кластеров и материалом мишени. Предложена модель процесса.

14. На примере кластерных ионов (COg)^ и ( Мэкспериментально продемонстрированы особенности нейтрализации кластерных конов на поверхности в Оже-процессе.

15. Исследованы ионизация кластеров (СО^)^ , ( <-£))v ,

(Н^О)^ и прилипание к ним электронов в парных столкновениях в условиях пересекающихся пучков кластеров и электронов. Впервые получены зависимости абсолютных сечений прилипания 6~(М,£е) и ионизации ¿^ (N, Ее ) . Впервые обнаружено, что наряду с диссоциативным прилипанием электронов к молекула!.! в кластерах имеет место прямой захват электронов (Ее £ I эВ) кластерами. Прямое ирилипание наблюдалось, начиная с размера /К- 10, при

N > 10 сечение прямого прилипания болше сечения диссоциативного прилипания.

Обнаружен .ряд особенностей в поведении 6 (Eg) при диссоциативном прилипании электронов - смещение максимумов пиков диссоциативного прилипания по шкале энергии Eg в кластерах с ростом /V , образование кластерных анионов при Ее больше порога ионизации молекул, новый гшк диссоциативного прилипания к молекулам м (Е £ 7.5 зВ). Предложен ряд простых физических моделей, объясняющих полученные результаты.

Обнаружен эффект эжекцки из кластеров молекулярных, фрагментарных и микро кластерных. ионов. Для кластеров воды наблюдался вылет как протонов, так и протонированных микрокластеров 1I+ (НрО) t- < у Установлены закономерности этого процесса, связанные с величиной // и энергии Е ,

В заключение отметим, что:

Совокупность полученных в настоящей работе научных данных, разработанные методики и техника эксперимента дают основание утверждать, что сформировано новое перспективное направление в физике кластеров - исследование образования и свойств свободных молекулярных кластеров в схеме газодинамического молекулярного пучка.

CICIC0K РАБОТ, СОДЖАЩ1Х РЕЗУЛЬТАТЫ, ВОИЩЕП-Ш В ДИССЕРТАЦИЮ

1. Востриков A.A., Куснер Ю.С., Ребров А.К., Семячкин Б.Е. Генератор молекулярного пучка // Экспериментальные методы в динамике разреженных газов: Сб. науч.тр. - Новосибирск, 1974. - С.29-54.

2. Востриков A.A., Куснер Ю.С., Ребров А.К., Семячкин Б.Е. Использование генератора молекулярного пучка для наблюдения конденсации углекислого газа в свободной струе // Вопросы

технической теплофизики. - Наукова думка. - 1974. - К-5. -С.104-108.

3. Востриков A.A., Куснер.Ю.С., Ребров А.К. Измерение интенсивности и плотности молекулярного пучка // ПТЭ. - 1975. -

!Я. - С.177-179.

4. Востриков A.A., Куснер-Ю.С., Ребров Л.К., Сеыячкин Б.Е. Получение интснсибного молекулярного пучка С0^ газодинамическим ¡.'.етодом / ЖШТФ. - 1975. - №2. - С.34-41.

5. Востриков A.A. К вопросу об определении коэффициента конденсации и использовании его при расчете криогенных вакуумных систем // Исследования по гидродинамике и теплообмену: Сб. науч.тр. - Новосибирск, 1976. - С.52-64.

6. Востриков A.A., Куснер Ю.С., Ребров Л.К. Взаимодействие колзбательно-возбугхденного и неЕозбуэденного пучка С09 с охлаждаемой поверхностью // Письма в ЖТФ. - 1977. - Т.З, MI. - С.489-493.

7. Востриков A.A., Гайсхий Н.В., Куснер Ю.С., Ребров А.К., Семячкин Б.Е., Сковородко П.А. 0 законе подобия гомогенной конденсации в свободных струях С0^ // ШЕЛФ. - 1978. - №1. -С.28-34. '

8. Востриков A.A., Куснер Ю.С., Ребров А.К. Конденсация и адсорбция молекулярного пучка на охлаждаемой поверхности // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика и техн. высокого вакуума. - 1977. - Вып.2 (8). —С.27-29.

9. Востриков A.A., Куснер Ю.С., Семячкин Б.Е. Исследование условий формирования молекулярного цучка из свободной струи СО2 // Труды 1У Всесоюз. конф. по динамике разреженного газа и молекулярной газодинамике. - М., ЦАГИ, 1977. -C.5II-5I6.

10. Востриков A.A., Гайский Н.В., Куснер Ю.С., Ребров А.К., Семячкин Б.Е. Исследование конденсации COg с помощью моле-кулярно-пучковой систем; // Там же. - С.517-521.

11. Востриков A.A., Куснер Ю.С., Ребров А.К., Семячкин Б.Е. Применение ионизационного детектора для регистрации модулированного молекулярного пучка // ПТЭ. - 1978. - №1. -С.150-152.

12. A.c. 682806 СССР, ыКИ2 & 01 №25/14 // G 01 №23/20. Способ измерения времени жизни и коэффициента захвата молекул на

поверхности / А.А.Востриков, Ю.С.Куснер (СССР). - №2587846/ 18-25; Заявлено 13.03.78; Оцубл. 30.08.79, Бюл.№32. .

13. A.c. 714255, ЖИ2 G0I №25/14 // G0I КЗ/20. Устройство для измерения Бремени жизни и коэффициента захвата молекул // А.А.Востриков, Ю.С.Куснер (СССР). -№2587845/18-25; Заявлено 02.03.78; Опубл. 05.02.80, Бюл.№5.

14. Востриков A.A., Куснер Ю.С., Семячкин Б.Е. Прямой метод определения вероятности захвата молекул пучка на поверхности // Динамика разреженных газов:. Сб. науч.тр. - Новосибирск, 1976. - С.154-160.

15. Востриков A.A., Гайский Н.В., Семячкин Б.Е. Особенности конденсации молекулярного пучка С0-> на охлаждаемой_ поверхности // Неравновесные процессы в потоках разреженного газа: Сб.науч.тр. - Новосибирск, 1977. - С.46-50.

16. Востриков A.A., Куснер Ю.С., Ребров А.К., Семячкин Б.Е. Образование димеров в молекулярных газах // Письма в Ж'ГФ. -1978. - Т.З, №24. - C.I3I9-I323.

17. Востриков A.A., Гайский Н.В., Ребров А.К., Семячкин Б.Е. Конденсация и газодинамическое охлаждение STg в сверхзвуковом потоке // Письма в ЖТФ. - 1978. - Т.4, №23. -C.I450-I453.

18. Бетеров И.М., Брказовский Ю.В., Востриков A.A., Гайский Н.В., Семячкин Б.Е. Молекулярно-пучковая диагностика конденсации SÍFg в присутствии лазерного излучения // Диагностика потоков разреженного газа: Сб. науч.тр. - Новосибирск. - 1979. - С.149-169.

19. Востриков A.A., Миронов С.Г., Семячкин Б.Е. Применение теплового приемника для измерения энергии молекулярного пучка // Там же. - С.170-178.

20. Бетеров И.М., Бржазовский Ю.В., Востриков A.A., Ребров А.К., Семячкин Б.Е., Чеботаев В.П. Взаимодействие излучения С02 -лазера с SFg б сверхзвуковой струе расширяющейся в вакуум // Письки в КТФ. - 1978. - Т.4, №23. - C.I446-I449.

21. Востриков A.A., Миронов С.Г., Семячкин Б.Е. Использование теплового приемника в молекуля.рно-пучковых исследованиях // Методы аэрофизических исследований: Труды II Всесоюз. кон,-Новосибирск, 1979. - Т.2. - С.67-69.

22. Востриков A.A., Миронов С.Г., Ребров А.К., Семячкин Б.Е.

Измерение энергии кластированного молекулярного пучка охлаждаемым болометром // ЖТФ. - 1979. - Т.49, И 2. -С.2680-2682.

23. Воетриков A.A., Миронов С.Г., Ребров А.К., Семячкин Б.Е. Се'лектизная диффузия молекул zST^ в сверхзвуковом потоке, вызванная лазерным излучением // Письма в ЖТФ. - 1980. -

Т.6, №14. - С.863-867.

24. Воетриков A.A., Семячкин Б.Е. Конденсация молекулярных газов в сверхзвуковом потоке // Молекулярная газовая динамика: Труды У1 Всесоюз. конф.по динамике разреженных газов. -Новосибирск, 1980. - С.77-82.

25. Воетриков A.A., Ребров А.К., Семячкин Б.Е. Конденсация

£Fg, CF2C€_ 2, СО2 в расширяющихся струях // ЖТФ. -' 1980. - Т.50, №11. - С.2425-2428.

26. Бзтеров И.М., Бржазовский И.М., Воетриков A.A., Гайский Н.В., Семячкин Б.Е. Исследование конденсации £>Fg в свободной струе в присутствии лазерного излучения // Квантовая электроника. - 1980. - Т.7, Ш. - С.2443-2452.

27. Воетриков A.A., Миронов С.Г. Релаксация молекул и кластеров, возбужденных в тлеющем разряде в сверхзвуковой струе // Физическая газодинамика и теплозьте процессы: Сб. науч.тр. - Новосибирск, 1980. - C.II7-I22.

28. Воетриков A.A., Куснер Ю.С., Ребров А.К., Семячкин Б.Е. Измерение эффективного размера кластеров в конденсирующейся струе С02 // ЖК>. - 1981. - T.5I, И. - С.209-211.

29. Воетриков A.A., Миронов С.Г., Семячкин Б.Е. Исследование неравновесных процессов методом молекулярного пучка // Расчет тепломассообмена в энергохимических процессах: Сб. науч.тр. - Новосибирск, 1981. - С.86-105.

30. Воетриков A.A., Миронов С.Г., Ребров А.К., Семячкин Б.Е. Исследование колебательной релаксации молекул СОр в гетерогенной системе газ-кластер // Квантовая электроника. -1981. - Т.8, №6. - C.I356-I359.

31. Воетриков A.A., Миронов С.Г., Семячкин Б.Е. Исследование рассеяния кластеров поверхностью // Взаимодействие атомных частиц с твердым телом: Труды У1 Всесоюз. конф. - Минск, 1981. - 4.1. - C.II0-II2.

32. Бетеров И.М., Бржазовский Ю.В,, Воетриков A.A., Миронов

С.Г., Семячкин Б.Е. Пространственное разделение компонент в сверхзвуковой струе в поле инфракрасного излучения // Нелинейная оптика: Труды УП Вавиловской конференции. - Новосибирск, 1982. - С.86-89.

33. Востркков A.A., Миронов С.Г., Семячкин Б.Е. Молекулярные кластеры; условия образования, влияние на процесс колебательной релаксации, взаимодействие с поверхностью // Численные методы механики сплошной среды: Сб. науч.тр. - Новосибирск, 1982. - ifo. - С. 25-36.

34. Востриков A.A., Миронов С.Г., Семячкин Б.Е. Особенности рассеяния кластеров поверхностью // ЖТУ>. - 1982. - Т.52, №6. - С.II64-II69.

35. Востриков A.A., Миронов С.Г., Семячкин Б.Е. Кинетика колебательной релаксации CQg с участием кластеров в сверхзвуковой струе // ЖТФ. - 1983. - Т.53, И. - С.81-89. ' .

36. Востриков A.A., Миронов С.-Г. Кинетика колебательной релаксации Л^О (001) с участием кластеров в сверхзвуковой струе // Ш. - 1984. - Т. 54, К. - С.417-420.

37. Востриков A.A.(Исследование образования и свойств кластеров

А/г,0 // ЖТФ. - 1984. - Т.54, )?2. - С.327-335.

38. Востриков A.A., Дубов Д.Ю. Развитие классической модели конденсации на основе реальных свойств кластеров' // Письма в НТФ. - I9S4. - Т.10, Ш. - С.31-35.

39. Востриков A.A., Предтеченский М.Р. Вторичная электронная

■ эмиссия, вызываемая ван-дер-ваальсовскими кластерными ионами // XIX Всесоюз. конф. по эмиссионной электронике: Тез. докл. - Ташкент, 1984. - С.96.

40. Востриков A.A., Дубов Д.Ю., Предтеченский М.Р. Электризация поверхности при столкновении с нейтральными кластерами воды // Актуальные вопросы физики аэродисперсных систем: Тез. докл. 14 Всес. конф. - Одесса, 1986. - T.I. - С.72.

41. Востриков A.A., Предтече некий М.Р. Ван—дер-ваальсовские молекулы (кластеры): сечения ионизации и прилипания электронов //IX Всесоюз. конф. по физике электронных и атомных столкновений: Тез. докл. - Рига, 1984. - С.56.

42. Востриков A.A., Дубов Д.Ю. Реальные свойства кластеров и модель конденсации. - Новосибирск, 1984. - 53 с. (Препринт / АН СССР. Сиб. отд-ние. Ин-т теплофизики, Ы12-84).

43. Востриков A.A., Предтеченский М.Р. Взаимодействие электро-ноэ с ван-дер-ваальсовскими кластерами С02 // ЖТФ. - 1985.-Т.55, №5. - С„887-896%

44. Востриков A.A. Молекулярно-пучковые исследования образования и'свойств кластеров // Тез. докл. УШ Всесоюз. конф. по динамике разреженных газов. - М.-, МАИ, 1985. - С.57-58.

45. Востриков A.A., Дубов Д.Ю., Предтеченский М.Р. Молекулярно-пучковке исследования образования и свойств кластеров

. воды // ИМ. - 1986. - Т.56, №7. - C.I393-I395.

46. Востриков A.A., Дубов Д.Ю., Предтеченский М.Р. Взаимодействие электронов с кластерами. - Новосибирск, 1986. - 49 с. -(Препринт / АН СССР. Сиб. отд-ние Ин-т теплофизики,

. №150-86).

47. Востриков A.A., Дубов Д.Ю., Предтеченский М.Р. Особенности образования отрицательных кластерных ионов HgO, Л/20 и С02 // ЖКБ. - 1986. - Т.56, №7. - C.I398-I40I.

43. Вострикоз A.A., Предтеченский.М.Р. Особенности регистрации кластерных ионов вторичным электронным умножителем // №. - 1986. - Т.56, М. - С.747-750.

49. Востриков A.A. Образование и свсйстпа молекулярных кластз-роо // Физика кластеров:' Труды ХХУ Тегстофнз. осмотра. -Новосибирск, 1987. - G.6-II.

50. Вострикоз A.A., Дубов Д.Ю., Предтеченский М.Р. Сзойстбо нейтральных кластеров поды образовывать заряженные фрагмента при рассеянии твердая! поверхностями // Там zo. - С. 65-69.

51. Вострикоз A.A., Дубов Д.Ю., Предтеченский М.Р. Метод задерживающего потенциала в исследовании тестированных молекулярных пучков // IX. Всесоюз. конф. по динамике разреженного газа: Тез. докл. - Свердловск, 1987. - Т.2. - С.39.

52. Востриков A.A., Дубов Д.Ю., Предтеченский М.Р. Образование кластерных ионов электронным ударом // УП Всесоюз. конф. по низкотемпературной плазме: Тез.докл. - Ташкент, 1987. -4.1. - С.3-4.

53. Вострикоз A.A. Генерация мастеров а свободных струях и исследование их свойств методом молекулярного пучка // Аэрозоли и'их применение в народном хозяйстве (Юрмала, IS87): Тез. докл. - М., 1987. - T.I. - C.I0.

54. Востриков А.А., Дубов Д.Ю., Предтеченский М.Р. Образование ионов при рассеянии поверхностью планированного молекулярного пучка воды // Взаимодействие атомных частиц с твердым телом: Труды У1И Всесоюз. конф.. - М., 1987. - T.I. - С.39-41.

55. Востриков А.А., Дубов Д.Ю., Предтеченский М.Р.'Конденсация HgO в свободной струе и свойства кластеров // Течение разреженного газа с неравновесными физико-химическими процессами: Труды УШ Всесоюз, конф. по динамике разреженного газа. - М., МАИ, 1987. - С.20-25.

56. Востриков А.А.', Дубов Д.Ю., Предтеченский М.Р. Кластеры воды: прилипание электронов, ионизация, электризация при разрушении // №. - 1987. - Т.57, М. - С.760-770.

57. Востриков А.А. Экспериментальные исследования образования кластерных ионов в столкновениях с электронами, фотонами и возбужденными атомами // X Всесоюз. конф. по физике электронных и атошых'столкновений: Тез.докл. - Укгород, 1988. - T.I. - С.87.

58. Востриков А.А., Дубов Д.Ю., Предтеченский М.Р. Образование заряженных частиц при столкновении кластеров воды с поверхностью // ЖТФ. - 1988. - Т. 58, К'10. - C.I897-I905.

&9. Gaisky li.V., Kusner Yu.S., Hebrov А.К., Semyachkin B.E.-, Skovorodko P.A., Vostrikov A.A. On the scalin£ law for the homogeneous condensation in free jets of COg // X Intern. Symp. on Rarefied gas dynamicss Abstracts - USA, 1976. -P.18-22.

60. Kusner Yu.S., Rebrov A.K., Semyachkin Б.Е., Skovorodko

I.A., Vostrikov A.A. Mechanism of homogeneous condensation of COg at rapid expansion // VI Intern. Symp. on Molecular Веатз: E-xtended abstracts - Holland, 1977. - Part 1. -P.81-85.

61. Vostrikov A.A., Kusner Yu.S., Semyachkin B.E. A direct method for determining the probability of capture of beam molecules on a surface // Fluid llech. - Sov. Res. - 1977. -Vol.6, N5. - P.146-151.

62. Gaisky H.V., Kusner Yu.S., Rebrov A.K., Semyachkin B.E., Skovorodko P.A., Vostrikov A.A. The scaling law for homogeneous condensation in C02 free jets // Progress in Astro-

nautic3 and Aeronautics. - 1977« ^ Vol.51, part II. -P.1103-1115.

63. Kusner Yu.S., Rebrov A.K., Semyachkin B.E., Vostrikov A.A. Condensation of thermodynamically nonequilibriura gaae3 // XI Int. Symp. on Rarefied gas dynamics: Proc. - CEA, Paris, 1978. - Vol.11, - P.1U9-1130.

64. Beterov I.M., Brzhazovskii Yu.V., Chebotaev V.P., Robrov A.K., Semyachkin B.E., Vostrikov A.A. Influence of COg laser radiation on SPg condensation and molecular beam intensity // VII Int. Symp. on Molecular beams: Extended abstracts - Trento, Itaiy, 1979. - P.298-300.

65. Llironov S.G., Rebrov A.K., Semyachkin B.E., Vostrikov A.A. Condensation of molecular go,3es. Vibrational exitational effect on condensation process // II Int. meeting on the small particles and inorganic clusters: Abstracts. -Switzerland, Lausanne, 1980.-- P.164-16S.

66. Llironov S.G., Rebrov. A.K., Semyachkin B.E., Vostrikov A.A. Llolecular clusters: formation in free expantion and with vibrational energy pumping; cluster-surface interaction // Surface Science. - 1981. - Vol.106. - P.212-218.

67. Vostrikov A.A., Eironov 3.G., Rebrov A.K., Semyachkin B.E. Dynamics of scattering of physical clusters by surface // VIII Int. Symp. on molecular beams: Extended abstracts -Cannes, Prance, 1981. - P. 93-95."

68. Vostrikov A.A., llironov S.G., Rebrov A.K., Semyachkin E.E. Vibrational relaxation kinetics in a tvro-phaso gas-clu3ter system // XIII Int Symp. on Rarefied Gas Dynamics: Abstracts. - Novosibirsk, 1982. - Vol.11. - P.373-375.

69. Vostrikov A.A., Mironov S.G., Semyachkin B.E. Investigation of nonequilibrium phenomena by molecular beams // Fluid Llech. - Sov. Rs3. - 1982. - Vol.11, N4. - P.98-120.

70. Vostrikov A.A., Mironov S.G. Ihe role of van der Waals molecules in vibrational relaxation kinetics // Chem. Phya, Lett. - 1983. - Vol.101, ITS. - P.583-587.

71. Vostrikov A.A., Mironov S.G. Experimental 3tudy of relaxation of molecules and molecular clusters exited in a glow discharge // Fluid Llech. - Sov. Res. - 1984. - Vol.13,

IO. - P.80-94.

72. Dubov D.Yu., Predtechensky M.R., Rebrov A.K., Vostrikov A.A. The thermokinetics of cluster formation and cluster properties // X Int. Symp. on Molecular Beams« Extended abstracts - Cannes, Prance, 1985. - T.VI (ZF1-3)«

73. Vostrikov A.A., Mironov S.G., Rebrov A.K.', Semyachkin B.E. Vibrational relaxation kinetics in a two-phase gas-cluster system // Rarefied Gas Dynamics. - Plenum Press. K.-Y.-L., 1985. - Part 2. - P. 1195-1202.

74. Vostrikov A.A., Dubov D.Yu., Predtechensky H#R* HgO,

HgO, COj clusters: Ionization and electron attachment, cross - section, secondary processes // 1 st Int. Symp. the Physics and Chemistry of Small Clusters (A 1IAT0 advanced workshop): Abstracts. USA, Richmond, 1986. -P.85.

75. Rebrov A.K., Vostrikov A.A., Dubov D.Yu., Predtechensky 11.R. Pecularities of electron attachment to clusters H20, COgj HgO and secondary processes of interaction between electrons and clusters // SI th Int. Symp. on Molecular Beams: Extended abstracts. - UK, Edinburgh, 1987. -

P. 231-234.

76. Vostrikov A.A., Dubov D.Yu., Predtechensky U.K. Phenomenon of charged particles formation of scattering of neutral water clusters // XI Int. Symp. on Molecular Beaas: Extended abstracts - UK, Edinburgh, 1987. - P.255-257.

77. Vostrikov A.A., Dubov D.Yu., Predtechensky M.R. Ionization of water clusters by surface collision // Chem. Phys. Lett. - 1987. - V.139, HI. - P.124-128.

78. Vostrikov A.A., Dubov D.Yu., Predtechenskiy H.R. Absolute cross sections of electron attachment to clusters // XV Intern. Symp. of electron and atomic collisions: Abstracts, Brighton, UK, 1987. - P.793.

79. Vostrikov A.A., Dubov D.Yu., Gilyova V.P. Ion ejection from water clusters stimulated by collisions with electrons, surface and photons // IV Intern. Symp. on small particles end inorganic clusters: Abstracts. - Marseille, 1988. - P.39»

80. Vostrikov A.A., Dubov D.Yu., Gilyova V.P. Charged cluster e3ection at collision of (HgO)E clusters -with electrons

and surface // XVI Intern. Symp. on rarefied gag dynamics: 'Abstracts. - Pasadena, USA, 1983. - Sec. F.-P. 1b-3b.

Подписано к печати 19.12.88г.щ 09893. Формат бумаги 60x84/16. Уч.-изд.л.2 Заказ й 834. Тираж 100 экз.

Отпечатано в Институте теплофизики СО АН СССР Новосибирск, пр.Акад. Лаврентьева, I.